2018 년 7 월 16 일
맥나이트 재단 (McKnight Foundation)은 신경 과학 분야에서 이용 가능한 기술을 확장 할 수있는 가능성을 인정 받아 2018 McKnight Technological Innovation in Neuroscience Awards를 통해 기금으로 $ 600,000의 세 명의 수혜자를 발표했습니다. 인정 된 각 프로젝트는 향후 2 년 동안 총 200,000 달러를 받게되며 뇌 기능지도 작성, 모니터링 및 모델링에 사용되는 획기적인 기술 개발이 진행됩니다. 2018 년 수상자는 다음과 같습니다.
- Michal S. Fee, Ph.D., 매사추세츠 공과 대학교, 특별히 소형 현미경을 사용하여 송 버드의 신경 활동을 관찰하고이를 지원하는 새로운 데이터 처리 기술을 통해 뇌의 전례없는 시각을 제공합니다.
- 마르코 갈 리오 (Marco Gallio), 노스 웨스턴 대학교 (Northwestern University) 그의 프로젝트는 초파리의 살아있는 두뇌에서 시냅스 연결을 재 연결하는 새로운 방법을 만들고, 학습 된 것과 타고난 행동 사이의 연결을 탐구함으로써 그것의 유효성을 확인하는 것을 포함합니다.
- 에 모리 대학 (Emory University)의 샘 소버 (Sam Sober) 박사, 조지아 공대 (Georgia Institute of Technology)의 무하 나드 바 키르 (Muhannad Bakir) 박사, 는 자유 행동을하는 새와 포유류의 근육 섬유에 많은 수의 스파이크를 기록 할 수있는 온보드 데이터 처리 기능을 갖춘 새로운 종류의 유연한 전극 배열을 개발하여 뇌 신호가 행동을 조절하는 방법에 대한 새로운 통찰력을 얻고 있습니다.
(아래의 각 연구 프로젝트에 대해 자세히 알아보십시오.)
McKnight 기술 어워드 정보
1999 년 Technology Award가 창설 된 이래로 McKnight Endowment Fund for Neuroscience는 신경 과학 분야의 혁신적인 기술에 1,300 만 달러 이상을 기부했습니다. 기부금은 특히 뇌 기능을 조작하고 분석하는 능력을 향상시키는 새롭고 참신한 방법을 취하는 연구에 관심이 있습니다. McKnight 지원으로 개발 된 기술은 궁극적으로 다른 과학자들이 이용할 수 있어야합니다.
"새로운 신경 과학을 개발할 때 독창성을 발휘할 수있는 스릴이 있었다"고 Markus Meister 박사는 말했다. 수상위원회 위원 겸 Anne P.와 Benjamin F. Biaggini 교수는 Caltech의 생물 과학 교수 . "올해의상은 움직이는 동물의 근육 신호를 추적 할 수있는 소형 휴대용 현미경에서부터 유연한 전극에 이르기까지 뇌의 재 배선을 허용하는 분자 도구 상자에 이르기까지 고무적인 범위의 프로젝트를 후원합니다. 두뇌 과학의 혁신은 살아 있습니다. "
올해의 선발위원회에는 경쟁이 매우 치열한 97 명의 지원자로부터 신경 과학 상 (The Neuroscience Awards)에서 2018 McKnight 기술 혁신을 선택한 Adrienne Fairhall, Timothy Holy, Loren Looger, Liqun Luo, Mala Murthy 및 Alice Ting도 포함되었습니다.
신경 과학 분야의 2019 기술 혁신에 대한 의향서는 2018 년 12 월 3 일 월요일에 마감 될 예정입니다. www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience/technology-awards
2018 초자연적 인 기술 혁신
Michale S. Fee, Ph.D., Glen V. 및 Phyllis F. Dorflinger 교수 매사추세츠 공과 대학교 뇌 및인지 과학 전산 신경 과학부 교수; McGovern 뇌 연구 연구소
"자유롭게 행동하는 작은 동물에서 신경 상태 - 공간 궤적을 이미징하고 분석하는 새로운 기술"
동물의 뇌에서 신경 활동을 연구하는 것은 연구자들에게는 오랜 과제입니다. 현재 접근법은 불완전합니다 : 현재 현미경 크기는 동물의 활동을 제한해야하며, 현미경은 뉴런의 제한된 시야를 제공합니다. 현미경의 소형화를 통해 획기적인 기술을 개발함으로써 Dr. Fee와 그의 연구실은 동물이 자연스러운 행동을 자유롭게 할 수있는 동안 동물의 뇌에서 진행되고있는 것을 관찰하는 데 필요한 도구를 개발하고 있습니다.
헤드 장착 현미경을 사용하면 Dr. Fee는 청소년 새의 뇌가 자신의 노래를 부르는 법을 관찰 할 수 있습니다. 학생들이 듣고 반복하면서 배울 때, Dr. Fee는이 복잡한 학습 과정의 일부로 발전하는 신경 회로를 문서화합니다. 이러한 회로는 자전거를 타는 법을 배우는 것과 같이 모터 시퀀스의 복잡한 학습 중에 형성되는 인간의 회로와 관련이 있으며 파킨슨 병을 비롯한 특정 조건에서 혼란을 겪습니다. 자연 학습 과정을 문서화하려는 목표를 감안할 때 자연스러운 행동 중에 신경 활동을 기록 할 수 있어야합니다.
소형화 외에도 새로운 현미경은 자유롭게 행동하는 동물에 사용되는 다른 기술보다 훨씬 더 많은 뉴런을 기록 할 수 있으며 연구원이 실시간으로 관찰을 수행하고 조정할 수있는 새로운 데이터 분석과 결합됩니다 실험을 가속화하여 연구 프로세스를 가속화합니다. 그것은 작은 동물의 모든 종류의 뇌 행동을 연구하는 연구자들에게 즉각적이고 광범위한 적용을 할 것입니다.
마르코 갈 리오 (Marco Gallio), 노스 웨스턴 대학 신경 생물학과 조교수
"살아있는 두뇌의 연결 재 연결"
이 연구는 과학자들이 선택적으로 시냅스 연결을 제거하고 뉴런 간의 새로운 연결을 장려함으로써 두뇌가 어떻게 작용하는지에 대한 이해를 넓히는 것을 목표로합니다. 이러한 뇌의 재 연결은 연구원들이 특정 연결이 신경 학적 영향의 특정 부분에 어떤 역할을하는지 더 정확하게 이해할 수있게 해줍니다.
뇌 회로 내의 각 뉴런은 여러 대상에 연결됩니다. 각 대상은 고유 한 기능을 가질 수 있으므로 완전히 다른 방식으로 동일한 수신 정보를 처리합니다. 예를 들어 초파리 두뇌의 특정 뉴런은 절박한 위협 (타고난 행동)에서 빠르게 벗어나고 학습을 통해 오래 지속되는 연관성을 생성하는 데 사용되는 외부 환경에 대한 정보를 전달합니다.
제안 된 기술은 연구원들이 다른 모든 연결을 손상시키지 않으면 서 학습 센터의 시냅스를 선택적으로 제거함으로써 각 프로세스에 중요한 연결을 정확히 찾아 낼 수있게합니다. 이 프로젝트는 유전 공학을 사용하여 살아있는 동물의 손상되지 않은 두뇌에서 유 전적으로 정의 된 시냅스 파트너 간의 반발력 또는 매력 / 유착을 중재 할 디자이너 단백질을 생산하는 것을 목표로합니다. 이러한 종류의 뇌의 재배 선이 가능하다는 것을 증명하는 것 외에도,이 연구는 다른 연구자들과 즉시 공유 할 수있는 독특한 유전학을 지닌 새로운 과실 파리 계통을 만들 것이다. 설계 상 이러한 도구는 모든 동물 모델에서 사용하기 위해 쉽게 수정할 수 있으며 뇌의 다른 부분에 적용 할 수 있으므로 인간 두뇌의 작동 원리에 대한 심오한 함의와 함께 완전히 새로운 수준의 신경학 연구가 가능합니다.
Sam Sober, Ph.D., Emory University 생물학과 부교수; 와 Muhannad Bakir 박사 (Georgia Institute of Technology, 전기 및 컴퓨터 공학부 교수 겸 상호 연결 및 패키징 센터 교수)
"자유롭게 행동하는 마우스 및 송 버드에서 근육 섬유로부터의 스파이크를 대규모로 기록하기위한 유연한 전극 배열"
숙련 된 행동을하는 동안 두뇌가 근육 활동을 어떻게 조정하는지에 대한 우리의 이해는 그러한 활동을 기록하는 데 사용되는 기술에 의해 제한되었습니다. 일반적으로 근육에 삽입 된 와이어는 신경 시스템이 근육을 제어하는 데 사용하는 많은 개별 신호의 합계 활동 만 탐지 할 수 있습니다. Drs. 소버 (Sober)와 바킬 (Bakir)은 본질적으로 연구자들이 개별 근육 섬유에서 매우 정확한 전기 신호를 탐지하고 기록 할 수있게함으로써 이러한 문제 중 많은 부분을 해결하는 "고화질"센서 어레이 (많은 소형 센서 모음)를 개발하고있다.
제안 된 센서에는 근육을 손상시키지 않고 기록하는 많은 탐지기가 있습니다. (이전의 접근법은 삽입시 근육에 손상을 줄 수있는 와이어, 특히 정밀한 운동 기술에 사용되는 작은 근육에 의존합니다.) 배열은 동물의 움직임에 따라 근육 모양과 모양이 바뀌는 유연한 재료로 제작됩니다. 또한 어레이는 이전 장치보다 기하 급수적으로 많은 데이터를 수집하기 때문에 연구자의 컴퓨터로 신호를 전송하기 전에 데이터를 수집하고 패키징하는 회로가 내장되어 있습니다.
배열의 프로토 타입 버전은 이미 새로운 통찰력을 드러 냈습니다. 이전에는 신경계가 근육에 보내지는 전기 스파이크의 총 수만 조절하여 근육 활동을 제어한다고 믿었습니다. 그러나 정확한 검출은 다중 스파이크 타이밍 패턴의 밀리 초 레벨 변동이 근육이 어떻게 행동을 조절 하는지를 변경한다는 것을 나타냅니다. 새로운 어레이는 생쥐와 송어에서 사용하도록 설계 될 것이며 우리가 다양한 숙련 된 행동의 신경 제어를 이해하고 모터 제어에 영향을 미치는 신경계 질환에 대한 새로운 통찰력을 잠재적으로 제공 할 수 있도록 도움을 줄 것입니다.
